CN110863162A - 高性能1100合金锂离子电池用铝箔及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能1100合金锂离子电池用铝箔及其制备方法，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.4‑0.6%；Si:0.1‑0.2%；Cu:0.11‑0.17%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.01‑0.03%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。本发明对合金成分和热处理工艺进行了调整，大大提高了产品的机械性能（260MPa以上），抗拉强度和延伸率均达到一流水平，其在下游工序（涂布、辊挤）过程中断带率大幅减少，从而达到效率提升、稳定质量的目的。本发明采用新型热处理工艺，改进了铝合金材料的内部结构，优化了力学性能，使得铝箔在后续生产过程中的可加工性更强。本发明优化道次分配，有效提高了材料的力学性能，优化的板形，提高产品的生产效率。

Description

高性能1100合金锂离子电池用铝箔及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能1100合金锂离子电池用铝箔及其制备方法。属于铝合金材料技术领域。
背景技术
常规生产的铝箔通常情况下抗拉强度很难稳定超过190MPa，在下游电池生产过程中经过涂布、辊压，但在这个过程中常因箔材强度不足会导致断带，这样降低了电池生产效率，导致下游工序废品增加，不合格率上升，为了解决以上问题，本发明专利主要解决铝箔基材强度不足而导致下游工序断带的问题，其抗拉强度可从原来的190MPa提升至250MPa以上，大大降低下游工序的断带率。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种高性能1100合金锂离子电池用铝箔及其制备方法，适用于铝合金中高强度、高延伸率的板带箔生产。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.4-0.6%；Si:0.1-0.2%；Cu:0.11-0.17%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.01-0.03%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
优选的，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.52%；Si:0.12%；Cu:0.16%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.015%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
优选的，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.48%；Si:0.12%；Cu:0.14%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.02%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
优选的，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.5%；Si:0.18%；Cu:0.14%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.015%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为550～560℃，在料温达到530～540℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温3～5小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
优选的，熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为720～750℃，精炼完成后静置1～3小时，即得熔体。
进一步优选的，熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.3～0.6：1，精炼时间为15～25分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
优选的，铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到6.8～7.2mm的坯料。
进一步优选的，采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在705～725℃。
进一步优选的，铸轧工序前箱温度控制在690～698℃。
优选的，箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.009～0.02mm的锂离子电池箔用铝箔。
进一步优选的，当生产0.009～0.01mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.009～0.01mm。
进一步优选的，当生产0.011～0.015mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.011～0.015mm。
进一步优选的，当生产0.016～0.02mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.016～0.02mm。
本发明的有益效果：
本发明对合金成分和热处理工艺进行了调整，原电池用铝箔抗拉强度由原来的190MPa提升至现有的260MPa（电池箔的抗拉强度超过220MPa提高则相对困难，通常电池箔抗拉强度提高10MPa，相应的断带率就可减少10%），延伸率由原来的2.5%提升至现有的3.2%，抗拉强度和延伸率均达到一流水平，其在下游工序（涂布、辊挤）过程中断带率大幅减少，从而达到效率提升、稳定质量的目的。
本发明采用合理的液固比（即固体料与液体料的比例），原铝纯度达到99.70%以上，保证其铝箔原始组织的杂质含量，减低针孔。
本发明采用新型热处理工艺，高温退火，改进了铝合金材料的内部结构，优化了力学性能，使得铝箔在后续生产过程中的可加工性更强。
本发明优化道次分配，有效提高了材料的力学性能，优化的板形，提高产品的生产效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.4%；Si:0.1%；Cu:0.11%；Mn:0.05%；Mg:0.05%；Zn:0.02%；Ti:0.01%；Al:99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为550℃，在料温达到530℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温3小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为720℃，精炼完成后静置1小时，即得熔体。
熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.3：1，精炼时间为15分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到6.8mm的坯料。
采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在705℃。
铸轧工序前箱温度控制在690℃。
箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.009mm的锂离子电池箔用铝箔。
当生产0.009mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.009mm。
当生产0.011mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.011mm。
当生产0.016mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.016mm。
实施例2：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.6%；Si:0.2%；Cu: 0.17%；Mn: 0.04%；Mg:0.04%；Zn:0.01%；Ti:0.03%；Al:99.10%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为560℃，在料温达到540℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温5小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为750℃，精炼完成后静置3小时，即得熔体。
熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.6：1，精炼时间为25分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到7.2mm的坯料。
采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在725℃。
铸轧工序前箱温度控制在698℃。
箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.02mm的锂离子电池箔用铝箔。
当生产0.01mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.01mm。
当生产0.015mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.015mm。
当生产0.02mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.02mm。
实施例3：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.52%；Si:0.12%；Cu:0.16%；Mn: 0.05%；Mg:0.05%；Zn:0.02%；Ti:0.015%；Al:99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为555℃，在料温达到535℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温4小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为730℃，精炼完成后静置2小时，即得熔体。
熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.5：1，精炼时间为20分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到7mm的坯料。
采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在720℃。
铸轧工序前箱温度控制在695℃。
箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.012mm的锂离子电池箔用铝箔。
当生产0.009mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.009mm。
当生产0.015mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.015mm。
当生产0.016mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.016mm。
实施例4：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的： Fe:0.48%；Si:0.12%；Cu:0.14%；Mn:0.05%；Mg:0.05%；Zn:0.02%；Ti:0.02%；Al:99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为560℃，在料温达到530℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温3小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为750℃，精炼完成后静置1小时，即得熔体。
熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.6：1，精炼时间为25分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到6.8mm的坯料。
采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在725℃。
铸轧工序前箱温度控制在690℃。
箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.009mm的锂离子电池箔用铝箔。
当生产0.01mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.01mm。
当生产0.011mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.011mm。
当生产0.02mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.02mm。
实施例5：
高性能1100合金锂离子电池用铝箔，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.5%；Si:0.18%；Cu:0.14%；Mn: 0.05%；Mg: 0.05%；Zn: 0.02%；Ti:0.015%；Al:99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
上述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为555℃，在料温达到535℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温4小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为730℃，精炼完成后静置2小时，即得熔体。
熔炼时的固体原料与电解铝水的质量比为0.4：1，精炼时间为20分钟，每间隔2小时进行一次精炼。
铸轧的具体方法是：将熔炼步骤所得熔体进行除气、过滤处理，得到7mm的坯料。
采用双层板式过滤，其过滤板规格为50ppi和60ppi；过滤箱温度控制在720℃。
铸轧工序前箱温度控制在695℃。
箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.012mm的锂离子电池箔用铝箔。
当生产0.009mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.009mm。
当生产0.015mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.015mm。
当生产0.016mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.016mm。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.高性能1100合金锂离子电池用铝箔，其特征在于，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.4-0.6%；Si:0.1-0.2%；Cu:0.11-0.17%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.01-0.03%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
2.根据权利要求1所述的高性能1100合金锂离子电池用铝箔，其特征在于，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.52%；Si:0.12%；Cu:0.16%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.015%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
3.根据权利要求1所述的高性能1100合金锂离子电池用铝箔，其特征在于，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.48%；Si:0.12%；Cu:0.14%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.02%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
4.根据权利要求1所述的高性能1100合金锂离子电池用铝箔，其特征在于，是由以下质量百分比的原料制成的：Fe:0.5%；Si:0.18%；Cu:0.14%；Mn:≤0.05%；Mg:≤0.05%；Zn:≤0.02%；Ti:0.015%；Al≥99.00%，其余为不可避免的杂质含量。
5.权利要求1～4中任一项所述高性能1100合金锂离子电池用铝箔的制备方法，其特征在于，包括熔炼、铸轧、冷轧和箔轧步骤，其中，冷轧的道次分配如下：第一道次由7.0mm压至5.0mm，第二道次由5.0mm压至3.8mm，第三道次由3.8mm压至1.8mm，第四道次由1.8mm压至1.1mm，第五道次由1.1mm压至0.6mm，第六道次由0.6mm压至0.35mm，第七道次由0.35mm压至0.22mm，在第二道次时进行热处理，炉气温度控制为550～560℃，在料温达到530～540℃时，将炉气温度调整为535℃，并在此温度保温3～5小时，随炉冷却2小时后出炉；在第四道次结束后冷却12小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，熔炼的具体方法如下：按照上述配方量的各原料进行熔炼，其中，所述的铝为电解铝水，并进行精炼，精炼温度为720～750℃，精炼完成后静置1～3小时，即得熔体。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，箔轧的具体方法是：在冷轧后轧制生产出0.009～0.02mm的锂离子电池箔用铝箔。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当生产0.009～0.01mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.032mm，第四道次由0.032mm压至0.019mm，第五道次由0.019mm压至0.013mm，第六道次由0.013mm压至0.009～0.01mm。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当生产0.011～0.015mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.018mm，第五道次由0.018mm压至0.011～0.015mm。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，当生产0.016～0.02mm厚度的铝箔时，其道次分配为：第一道次由0.22mm压至0.11mm，第二道次由0.11mm压至0.055mm，第三道次由0.055mm压至0.030mm，第四道次由0.030mm压至0.016～0.02mm。
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